隨著礦產(chǎn)資源勘探深度的不斷增加、地下空間的高密度開發(fā),硬巖地層所占比例越來越大,常規(guī)硬巖破碎手段效率低、成本高、能耗大,為了提高鉆具使用壽命和降低成本,對巖石破碎技術(shù)提出了更高的要求。目前硬巖中常用沖擊回轉(zhuǎn)鉆進法振動頻率低（14Hz）,巖石強度降低不明顯,在鉆探工程中,振動碎巖的方法有單次沖擊、低頻沖擊（12～16Hz）、聲波沖擊（70～150Hz）。通過模態(tài)分析及試驗得出硬巖固有頻率（>20KHz）,此頻率范圍內(nèi)超聲波（>20kHz）激振力促使巖石產(chǎn)生共振效應(yīng),形成共振-疲勞碎巖,鉆頭壽命提高,碎巖較常規(guī)碎巖方式具有更高效率。超聲波碎巖可以用于小口徑地質(zhì)勘探取心鉆進、錨固孔全面鉆進及基礎(chǔ)工程大口徑硬巖鉆孔施工等。超聲波振動參數(shù)主要包括:振動頻率、加在巖石上的預(yù)壓力、振動時間和振幅等,目前超聲波振動的振動頻率、振幅及加在巖石上的預(yù)壓力對碎巖效果影響進行大量的試驗與數(shù)值模擬研究,得出各個參數(shù)對碎巖效果的影響規(guī)律。但實際應(yīng)用中是在多個參數(shù)共同作用下破碎巖石,各個參數(shù)間會產(chǎn)生不同程度的影響,加在巖石上的預(yù)壓力、振幅及振動時間對巖石的損傷隨參數(shù)增長呈正相關(guān),但增長速率呈拋物型曲線分... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

太空超聲波鉆探樣機Fig.1.1Spaceultrasonicdrillingprototype

第1章緒論7圖1.2德國帕德博恩大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany圖1.3俄羅斯研制的用于星壤采集的超聲波鉆探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition圖1.4哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美國宇航局研發(fā)超聲波振動裝置可以在具代表性的地層鉆進取樣且能耗低[92-95]，它們可以用機械手研磨、鉆探和對巖石進行簡單的物化實驗[96-102]，見圖1.5。美國NASA實驗室，研究發(fā)現(xiàn)超聲波振動系統(tǒng)可以在低鉆壓下實現(xiàn)破碎巖石，并開發(fā)了超聲波振動鉆具[103]，見圖1.6。超聲波鉆探器

第1章緒論7圖1.2德國帕德博恩大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.2UltrasonicdrilldevelopedbyUniversityofPaderborn,Germany圖1.3俄羅斯研制的用于星壤采集的超聲波鉆探器Fig.1.3UltrasonicdrilldevelopedinRussiaforstarsoilacquisition圖1.4哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制的超聲波鉆探器Fig.1.4UltrasonicdrilldevelopedbyHarbinUniversityofTechnology美國宇航局研發(fā)超聲波振動裝置可以在具代表性的地層鉆進取樣且能耗低[92-95]，它們可以用機械手研磨、鉆探和對巖石進行簡單的物化實驗[96-102]，見圖1.5。美國NASA實驗室，研究發(fā)現(xiàn)超聲波振動系統(tǒng)可以在低鉆壓下實現(xiàn)破碎巖石，并開發(fā)了超聲波振動鉆具[103]，見圖1.6。超聲波鉆探器

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超聲波高頻旋沖鉆井技術(shù)破巖機理研究[J]. 黃家根,汪海閣,紀國棟,趙飛,明瑞卿,郝亞龍.  石油鉆探技術(shù). 2018(04)
[2]基于連續(xù)—非連續(xù)方法的地質(zhì)體材料變形—拉裂過程模擬——以巖樣緊湊拉伸試驗為例[J]. 王學(xué)濱,白雪元,祝銘澤.  地質(zhì)力學(xué)學(xué)報. 2018(03)
[3]超聲波振動下非均勻巖石損傷過程數(shù)值模擬與試驗[J]. 尹崧宇,趙大軍,周宇,趙博.  吉林大學(xué)學(xué)報(地球科學(xué)版). 2017(02)
[4]巖石材料裂紋尖端起裂特性研究[J]. 唐世斌,張恒.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(03)
[5]A fatigue damage model for rock salt considering the effects of loading frequency and amplitude[J]. Wang Yasong,Ma Linjian,Fan Pengxian,Chen Yan.  International Journal of Mining Science and Technology. 2016(05)
[6]基于重整化方法的沖擊載荷下巖石振動分析[J]. 李瑋,紀照生,董智煜,李卓倫,李悅.  振動與沖擊. 2016(16)
[7]超聲機械效應(yīng)致裂煤巖增滲規(guī)律研究[J]. 趙鑫,肖曉春,潘一山,徐軍,李鑫.  中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù). 2016(05)
[8]巖石細觀結(jié)構(gòu)及參數(shù)對宏觀力學(xué)特性及破壞演化的影響[J]. 張國凱,李海波,夏祥,李俊如,李曉鋒,宋濤.  巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2016(07)
[9]一種基于壓電驅(qū)動的火星巖石鉆探器的研制[J]. 李賀,全齊全,王鑫劍,姜生元,鄧宗全.  深空探測學(xué)報. 2016(02)
[10]超聲作用下煤巖細觀損傷演化模型及增滲機理研究[J]. 肖曉春,丁鑫,徐軍,潘一山,吳迪,呂祥鋒.  天然氣地球科學(xué). 2016(01)

博士論文
[1]超聲波振動頻率對花崗巖破碎規(guī)律影響的研究[D]. 孫梓航.吉林大學(xué) 2017
[2]沖擊載荷作用下巖石動態(tài)斷裂過程機理研究[D]. 胡柳青.中南大學(xué) 2005

碩士論文
[1]超聲波振動巖石破壞速率的研究[D]. 袁鵬.吉林大學(xué) 2017
[2]壓力對超聲波振動碎巖效果影響規(guī)律的研究[D]. 翟國兵.吉林大學(xué) 2016
[3]超聲波作用下井孔能量傳輸理論研究[D]. 姚珊娜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]新型超聲波鉆探器驅(qū)動特性研究[D]. 李賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]高頻振動回轉(zhuǎn)鉆進機理分析與研究[D]. 趙偉.吉林大學(xué) 2008
[6]新型超聲波鉆探器的研究[D]. 郭俊杰.南京航空航天大學(xué) 2008
[7]聲頻振動鉆進的機理研究[D]. 熊玉成.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2007



本文編號：3059838